JPH06314925A

JPH06314925A - 無給電素子付きラジアルラインスロットアンテナおよびそのスロット板の製造方法

Info

Publication number: JPH06314925A
Application number: JP10479193A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Okazaki; 康弘岡崎; Masanori Suzuki; 正則鈴木; Akio Suzuki; 晧生鈴木
Original assignee: Toppan Printing Co Ltd
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 1993-04-30
Filing date: 1993-04-30
Publication date: 1994-11-08

Abstract

(57)【要約】【目的】スロットのパターンと、無給電素子のパター
ンとを容易かつ正確に位置決めすることができる無給電
素子付きラジアルラインスロットアンテナおよびそのス
ロット板の製造方法を提供することを目的としている。【構成】スロット板3を、発泡シート20の両面に接着
積層したそれぞれの導体箔23，24に、それぞれ多数のス
ロット12と、各スロット12に対応する位置に無給電素15
とを形成してなる一体的構成にすることによって、スロ
ットパターンと無給電素子パターンとを正確に位置決め
でき、また、発泡シート20の両面に接着積層された導体
箔23，24に、感光液を導体箔上に塗布した後、対となる
スロットパターンおよび無給電素子パターンのマスクを
各々前記シートの両面に位置合わせをして重ね合わせ、
露光、現像、エッチングすることによって、スロットパ
ターンと無給電素子パターンとが正確に位置決めされた
スロット板を容易に得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、衛星放送の受信等に用
いて好適な平面アンテナで、ラジアル導波路を用いたラ
ジアルラインスロットアンテナおよびそのスロット板の
製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ラジアル導波路を用いた一層構造平面ア
ンテナ（ラジアルラインスロットアンテナ）の一例とし
て図８に示すものが知られている。図８は一層構造平面
アンテナ１の構造を説明するための一部断面斜視図であ
り、この図において、平面アンテナ１は、厚さが一定の
低発泡誘電体板４を挟んで、所定の間隔に保持された２
枚の金属円形導体板よりなり、平面アンテナ１の背面側
の導体板がフレーム２となっており、平面アンテナ１の
前面側の導体板がスロットアレーを配列したスロット板
３となっている。そして、上記低発泡誘導電体板４と、
この低発泡誘導電体板を挟むように配置されたフレーム
２及びスロット板３とからラジアル導波路５が構成され
ている。

【０００３】前記スロット板３には、図９に示す如く、
半径ρ方向のピッチＳρをラジアル導波路５内の進行波
の管内波長λgに等しくしたアルキメデスの渦巻線１１
に沿って、基本放射素子となるスロットペア１２…が配
列されており、スロットペア１２…のそれぞれのスロッ
ト１２Ａ，１２Ｂは、これらからの放射波を合成したも
のが円偏波となるように、所定の位置に、所定の方向性
を持たせて配置されている。

【０００４】そして、上記構成の平面アンテナ１におい
ては、フレーム２の背面中央から同軸線路６により給電
されるようになっており、同軸線路６の中心導体の先端
に、整合装置（給電手段）６Ａが設けられ、同軸線路６
内の軸対称波であるＴＥＭ波が、整合装置６Ａからラジ
アル導波路５内に放射状かつ均等に伝送する進行波に、
滑らかに変換されるようになっている。この進行波が、
ラジアル導波路５前面のスロット板３のスロットアレー
を励振し、給電電力を前方に放射するようになってい
る。そして、各スロットアレーから放射されて合成され
た放射波は、円偏波として鋭い指向性を示す。

【０００５】なお、図８において、符号８は、誘電率が
空気の誘電率に等しい高発泡誘電体板からなるスペーサ
である。また、符号９はレドームであり、スペーサ８を
介してスロット板３を低発泡誘電体４に押圧して密着さ
せ、安定したラジアル導波路５を確保すると共に、平面
アンテナ１の内部構成部品を、降雨雪、受風圧、日照等
の屋外設置に伴う各種の厳しい環境条件から保護してい
る。符号１０は、運搬や、アンテナ１の据え付け時など
に、平面アンテナ１が衝撃を受けた際の保護と、平面ア
ンテナの外観を飾るための外周ゴムリングである。

【０００６】ところで、本発明の発明者らは、上記のよ
うなラジアルラインスロットアンテナの前面に無給電素
子を装荷し、単位アンテナであるスロットペアと組み合
わせて２素子アンテナとして動作させれば、アンテナの
性能を向上させる条件が見い出せるとの考えに至り、こ
の考えに基づいて発明を行い、既に特許出願を行った
（特願平４ー２３０５９０号）。

【０００７】この特許出願の発明は、上記円偏波に共鳴
する最適諸元の円形パッチ、ダイポールペア、正方形パ
ッチ等の無給電素子を、 ρ＝ｍ（λg＋△ρ）θ＋δ 「ただし、△ρ＝△ρ（△ｈ）；△ρはスロット板と無
給電素子板との離間距離△ｈの関数である。」なるアル
キメデスの渦巻き線上に上記スロットペアと同じ周方向
間隔Ｓφで配列して無給電素子板とし、スロット板の前
面にΔｈだけ離間対面させることによって、無給電素子
とスロットペアは１対１に対応し、スロットペアを放射
素子、無給電素子を導波素子とする２素子アンテナとし
て動作し、利得を向上させたものである。そして、これ
を基本素子としてアレーを構成し、無給電素子の形状に
応じて各諸元を最適化し、スロット板の放射波と同様に
２次放射波の電界の振幅と位相を制御して共に一様分布
とすれば、高利得、広帯域、かつ、帯域内の利得変動が
少ないことを特徴とする無給電素子付きラジアルライン
スロットアンテナとなるのである。

【０００８】このような無給電素子付きアンテナを製造
する場合、多数のスロットペアを有するスロット板と、
多数の無給電素子を有する無給電素子板とを、それぞれ
別に作り、アンテナ組み立ての際に位置合わせを行って
いた。なお、スロット板を製作するには、スロット板の
スロットペアの位置を示す原版を、スロットペアの中心
位置、スロットの中心位置、スロットの長手方向の長さ
と幅、Ｓρ、Ｓφ等の諸元を物理的に計算することによ
り得、これを熱的にも機械的にも強い感光性のＰＥＴフ
ィルムにスキャニング転写し、エッチング成形すること
により多数スロットペアを有するスロット板を製作す
る。同様にして、多数の無給電素子を有する無給電素子
板を製作する。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記無給電
素子付きアンテナを製作する場合、無給電素子とスロッ
トペアとを互いに正確に位置決めすること、すなわちス
ロットのパターンと、無給電素子のパターンとを正確に
位置決めすることが製造上肝要なことであるが、上述し
たように、スロット板と無給電素子板を、それぞれ別に
作り、アンテナ組み立ての際に位置合わせを行うのは非
常に困難であり、このことが、無給電素子付きアンテナ
の製造効率を低下させたり、製造コストを高騰させる要
因の一つとなっていた。

【００１０】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あり、スロットのパターンと、無給電素子のパターンと
を容易かつ正確に位置決めすることができる無給電素子
付きラジアルラインスロットアンテナおよびそのスロッ
ト板の製造方法を提供することを目的としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の無給電素子付きラジアルラインスロットア
ンテナは、導体からなるスロット板と導体からなるフレ
ームとが所定間隔で配置されてラジアル導波路が形成さ
れ、この導波路内に給電する給電手段を具備するラジア
ルラインスロットアンテナにおいて、前記スロット板
は、発泡シートの両面に導体箔が接着積層されてなり、
前記ラジアル導波路側の導体箔には多数のスロットが形
成され、かつ、他方側の導体箔には前記スロットに対応
する位置に無給電素子が形成されていることを特徴とし
ている。

【００１２】また、本発明のスロット板の製造方法は、
発泡シートの両面に導体箔を接着積層し、フォトレジス
ト感光液を前記導体箔上に塗布した後、対となるスロッ
トパターンおよび無給電素子パターンのマスクを各々前
記シートの両面に位置合わせをして重ね合わせ、露光、
現像、エッチングすることを特徴としている。

【００１３】

【作用】本発明の請求項１の無給電素子付きラジアルラ
インスロットアンテナにあっては、スロット板を、発泡
シートの両面に接着積層したそれぞれの導体箔に、それ
ぞれ多数のスロットと、各スロットに対応する位置に無
給電素とを形成してなる一体的構成にすることによっ
て、スロットパターンと無給電素子パターンとが正確に
位置決めされ、アンテナ組み立ての際に位置合わせの必
要がなくなる。

【００１４】また、請求項２のスロット板の製造方法に
あっては、発泡シートの両面に導体箔を接着積層し、フ
ォトレジスト感光液を前記導体箔上に塗布した後、対と
なるスロットパターンおよび無給電素子パターンのマス
クを各々前記シートの両面に位置合わせをして重ね合わ
せ、露光、現像、エッチングすることによって、スロッ
トパターンと無給電素子パターンとが正確に位置決めさ
れたスロット板を容易に得ることができる。

【００１５】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の無給電素子付
きラジアルラインスロットアンテナおよびそのスロット
板の製造方法の一実施例を説明する。図１は本発明の無
給電素子付きラジアルラインスロットアンテナの一部断
面構造を示す斜視図、図２はスロット板の要部の一部断
面構造を示す斜視図、図３はスロットペアが形成された
側のスロット板の下面図、図４は無給電素子が形成され
た側のスロット板の上面図、図５はスロット板の断面図
である。なお、これらの図において、上記従来例と同様
の構成要素については、同一符号を付して、その説明を
簡略化もしくは省略する。

【００１６】図１において、符号２はフレーム、符号３
はスロット板、符号４は低発泡誘電体板を示し、外周が
円形のこれらフレーム２、低発泡誘電体４、スロット板
３を重ね合せたものがラジアル導波路５である。前記ス
ロット板３は多層構造となっており、以下のように構成
されている。すなわち、図５に示すように、独立気泡構
造のポリスチレン発泡体からなる発泡シート（厚さ：３
mm）２０が中央部に位置しており、この発泡シート２０
の両面には、それぞれＰＥフィルム（ポリエチレンフィ
ルム、厚さ：１０μｍ）２１，２２が積層されている。
ＰＥフィルム２１，２２の表面にはそれぞれ銅箔（導体
箔、厚さ：１０μｍ）２３，２４が積層されている。

【００１７】ラジアル導波路側の銅箔２３には、多数の
スロットペア１２…が形成されている。すなわち、銅箔
２３には、図２および図３に示すように、ラジアル導波
路５の半径方向に対して一定の角度β、β＋π／２で斜
交する等長のスロット１２Ａ，１２Ｂが鑿設され、スロ
ットペア１２…を構成している。これらスロット１２
Ａ、スロット１２Ｂの中心距離はλ₀／４であるので、
放射波は等量で電界方向が９０゜異なるものとなり、さ
らに、位相差がπ／２であるので、合成された放射波は
円偏波となる。

【００１８】これらのスロットペア１２…を基本素子と
し、これら基本素子が、 ρ＝ｍλgθ＋δ ｍ＝0.98〜0.90 δ＝ρmin（≒25mm）なるアルキメデスの渦巻き線１１に沿って最適Ｓφで配
列され、アレーを構成している。

【００１９】また、前記銅箔２４には、図２および図４
に示すように、多数の円形パッチ（無給電素子）１５…
あるいは１５’…が前記スロットペア１２…に対応して
形成されている。すなわち、ラジアル導波路で励振され
るスロットペア１２の放射波の中心は、遠方界領域では
スロットペアの機械的中心に立てた垂直線上にあるの
で、この場合、円形パッチ１５’は以下のように配置さ
れる。すなわち、図２において、銅箔２３上のスロット
１２Ａの中心Ｏ₂と１２Ｂの中心Ｏ₃を結ぶ線分Ｏ₂Ｏ₃の
中点Ｏ1を通る垂直２等分線と、離間距離△ｈの銅箔２
４との交点をＰ₁とすると、このＰ₁を中心とする破線で
示す円の部分に円形パッチ１５’が配置される。この円
形パッチ１５’はスロット１２Ａの電界方向１６’Ａ
と、スロット１２Ｂの電界方向１６’Ｂに共振し、両者
は互いに直交し、かつ、等長であり、その２次放射量は
互いに等しい。

【００２０】上記のように円形パッチ１５’を設けれ
ば、ラジアル導波路５の中心０から放射状に伝送する進
行波で、先ず、スロット１２Ａを励振し、続いてλ₀／
４離れたスロット１２Ｂを励振し、それらの放射波に共
振する１６’Ａ,１６’Ｂの位相差はπ／２となり、円
形パッチ１５’の２次放射波はスロットペア１２Ａ，１
２Ｂの放射線と同じ旋回方向の円偏波となる。

【００２１】一方、銅箔２３と銅箔２４との離間距離△
ｈが至近界領域にある場合は、スロット１２Ａ，１２Ｂ
の放射波の中心は、前記Ｐ₁ではなく、スロット板３の
中心０から半径ρが増加する方向に△ρだけ偏位した０
₄の垂線と銅箔２４との交点Ｐ₄となる。従って上記円形
パッチ１５’の配置位置では、銅箔２３と銅箔２４とが
至近距離にある場合に、放射波の中心からずれてしまう
ことになるので、上記交点Ｐ₄を中心とする実線で示す
円の部分に、円形パッチ１５が配置されている。すなわ
ち、円形パッチ１５は、 ρ＝ｍ（λg＋△ρ）θ＋δ 「ただし、△ρ＝△ρ（△ｈ）；△ρはスロット板と無
給電素子板との離間距離△ｈの関数である。」なるアル
キメデスの渦巻き線上に上記スロットペアと同じ周方向
間隔Ｓφで配列されて、アレーを構成することにより、
スロットペア１２から放射される放射波の中心と円形パ
ッチ１５の中心を一致させている。このような円形パッ
チ１５を装荷すれば、２次放射波が円形バッチ１５’に
比較して強くなり、導波素子としてはより効果的であ
る。

【００２２】上記のような構成のスロット板３は以下の
ようにして製造される。すなわち、図５に示すように、
まず、独立気泡構造のポリスチレン発泡体からなる発泡
シート（厚さ：３mm）２０、スロット形成用の銅箔（厚
さ：１０μｍ）２３、無給電素子形成用の銅箔（厚さ：
１０μｍ）２４、接着剤としてのＰＥフィルム（ポリエ
チレンフィルム、厚さ：１０μｍ）２１，２２を用意す
る。

【００２３】そして、下から順に、スロット形成用の銅
箔２３、ＰＥフィルム２１、発泡シート２０、ＰＥフィ
ルム２２、無給電素子形成用の銅箔２４を重ね合わせ
て、５層構造シートとする。次に、この５層構造シート
を、約１１０℃で上下から押圧することによって、前記
２枚の銅箔を、それぞれＰＥフィルムを接着剤として発
泡シートの両面に熱圧着し、スロット板本体を作成す
る。その後、このスロット板本体の両面にフォトレジス
ト感光液（ＰＶＡ）をディッピング法により塗布する。
次いで、対となるスロットパターンの実用版（マスク）
および無給電素子パターンの実用版（マスク）を用意
し、これら実用版によって前記感光液が塗布されたスロ
ット板本体の両面にマスキングを施す。この場合、上記
それぞれの実用版には、所定の位置に上述した配置関係
でスロットになる部分と無給電素子となる部分がそれぞ
れ形成されるとともに、スロットになる部分と無給電素
子となる部分を正確に対向して位置決めできるように、
少なくとも２個の位置決め用の貫通孔が実用版の隅部に
形成されている。そして、これら実用版によってスロッ
ト板本体の両面にマスキングを施す際には、スロット板
本体の所定の位置に直角にピンをその両端部がスロット
板本体の表面から突出するように貫通し、このピンに上
記実用版に形成された貫通孔を外挿する。これによっ
て、スロット板本体の両面は、スロットパターンと無給
電素子パターンとが正確に位置合わせされた状態で実用
版によってマスキングされる。

【００２４】次いで、上記マスキングされたスロット板
本体の両面を超高圧水銀灯下で露光し、水で現像した
後、エッチング液（塩化第二鉄）４０ボーメで、スロッ
ト板本体両面の銅箔の表面をエッチングして、水洗し、
レジスト膜をアルカリ剥離する。これによって、スロッ
ト板本体の両面に、それぞれスロットと無給電素子とが
正確に位置合わせされて形成されたスロット板３が完成
する（図２および図５参照）。

【００２５】そして、このようにして得られたスロット
板３をスペーサ８を介して低発泡誘電体４に押圧して密
着させるとともに、レドーム９によってこれらを覆うこ
とによって、無給電素子付きラジアルラインスロットア
ンテナの組み立てを終了する（図１参照）。

【００２６】上述したように、本実施例では、スロット
板本体の両面に、それぞれ銅箔を接着し、これら銅箔に
それぞれスロットのパターンと、無給電素子のパターン
とを、露光、現像、エッチングの工程を経て焼き付ける
ようにしたので、製造されたスロット板には、スロット
のパターンと無給電素子のパターンが正確に位置決めさ
れることになる。したがって、従来のような、別体に作
られたスロット板と無給電素子板とをアンテナ組み立て
の際に位置合わせをするという煩雑な作業を要しないの
で、無給電素子付きアンテナの製造効率を向上させるこ
とができるとともに、製造コストを抑さえることが可能
となる。

【００２７】また、銅箔を接着する発泡シートが独立気
泡構造のポリスチレン発泡体であるので、エッチングな
どの際に、側面からの液の侵入を防止することができ
る。さらに、ＰＥフィルムを接着剤として用いたので、
エッチングされたパターン部分から、エッチング、剥離
処理などの際、液が発泡シートに侵入するのを防止する
ことができる。

【００２８】次に、スロット板の製造方法の他の実施例
を説明する。なお、この実施例では、基本的には上記実
施例と同様であり、異なる点はスロット板を構成する部
材の材質、厚さ、感光液、エッチング液等であるので、
この点についてのみ説明する。スロット板を構成する部
材として次のものを使用する。独立気泡構造のポリスチ
レン発泡体からなる発泡シート（厚さ：３mm）、スロッ
ト形成用のアルミ箔（厚さ：９μｍ）、無給電素子形成
用のアルミ箔（厚さ：９μｍ）、接着剤としてのＰＥフ
ィルム（ポリエチレンフィルム、厚さ：１０μｍ）。

【００２９】そして、これら部材を上述した実施例と同
様にして重ねあわせて、５層構造シートとし、この５層
構造シートを、約１１０℃で上下から押圧することによ
って、前記２枚のアルミ箔を、それぞれＰＥフィルムを
接着剤として発泡シートの両面に熱圧着し、スロット板
本体を作成する。

【００３０】その後、このスロット板本体の両面にフォ
トレジスト感光液（ＦＳＲ：富士薬品工業株式会社製）
をディッピング法により塗布し、次いで上記実施例と同
様に、対となるスロットパターンの実用版（マスク）お
よび無給電素子パターンの実用版（マスク）を用意し、
感光液の塗布されたスロット板本体の両面にピンシステ
ムで表裏のパターンを位置合わせして、スロットと、無
給電素子のパターンを超高圧水銀灯下で露光し、ＦＲＳ
要の現像液で現像し、さらに、エッチング液（ＨＣｌ-
ＨＮＯ₃）でアルミ箔をエッチングして、水洗いし、レ
ジスト膜をＦＲＳ用の剥離液で剥離して、無給電素子付
きのスロット板を完成する。

【００３１】なお、上記実施例では、無給電素子として
円形パッチを適用した例について述べたが、図６に示す
ようなダイポールペア３０、図７に示すような正方形パ
ッチ３１を適用しても、同様な効果が得られるのは勿論
のことである。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の請求項１
の無給電素子付きラジアルラインスロットアンテナによ
れば、スロット板を、発泡シートの両面に導体箔を接着
積層し、ラジアル導波路側の導体箔に多数のスロットを
形成し、かつ、他方側の導体箔に前記スロットに対応す
る位置に無給電素を形成した構成としたので、当該スロ
ット板は、スロットのパターンと無給電素子のパターン
とが正確に位置決めされたものとなる。したがって、従
来のような、別体に作られたスロット板と無給電素子板
とをアンテナ組み立ての際に位置合わせをするという煩
雑な作業を要しないので、無給電素子付きアンテナの製
造効率を向上させることができるとともに、製造コスト
を抑さえることが可能となる。

【００３３】また、本発明の請求項２のスロット板の製
造方法によれば、発泡シートの両面に導体箔を接着積層
し、フォトレジスト感光液を前記導体箔上に塗布した
後、対となるスロットパターンおよび無給電素子パター
ンのマスクを各々前記シートの両面に位置合わせをして
重ね合わせ、露光、現像、エッチングするようにしたの
で、スロットパターンと無給電素子パターンとを容易か
つ確実に位置決めすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の無給電素子付きラジアルラインスロッ
トアンテナの一実施例を示す一部断面斜視図である。

【図２】図１におけるスロット板の要部を拡大して示す
一部断面斜視図である。

【図３】図１におけるスロット板の下面図である。

【図４】図１におけるスロット板の上面図である。

【図５】図１におけるスロット板の断面図である。

【図６】無給電素子の他の例を示す平面図である。

【図７】無給電素子の他の例を示す平面図である。

【図８】従来のラジアルラインスロットアンテナの一例
を示す一部断面斜視図である。

【図９】図８におけるスロット板の平面図である。

【符号の説明】

２フレーム３スロット板４低発泡誘電体板５ラジアル導波路６Ａ整合装置（給電手段）１２スロットペア１２Ａスロット１２Ｂスロット１５円形パッチ（無給電素子）２０発泡シート２１，２２ＰＥフィルム２３スロット形成用の銅箔（導体箔）２４無給電素子形成用の銅箔（導体箔）３０ダイポールペア（無給電素子）３１正方形パッチ（無給電素子）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】導体からなるスロット板と導体からなる
フレームとが所定間隔で配置されてラジアル導波路が形
成され、この導波路内に給電する給電手段を具備するラ
ジアルラインスロットアンテナにおいて、前記スロット板は、発泡シートの両面に導体箔が接着積
層されてなり、前記ラジアル導波路側の導体箔には多数
のスロットが形成され、かつ、他方側の導体箔には前記
各スロットに対応する位置に無給電素子が形成されてい
ることを特徴とする無給電素子付きラジアルラインスロ
ットアンテナ。
【請求項２】発泡シートの両面に導体箔を接着積層
し、フォトレジスト感光液を前記導体箔上に塗布した
後、対となるスロットパターンおよび無給電素子パター
ンのマスクを各々前記シートの両面に位置合わせをして
重ね合わせ、露光、現像、エッチングすることを特徴と
するスロット板の製造方法。